可燃性ガスセンサー
【課題】一部が薄膜化された熱型センサーを実用化するためのケース構造を備えた可燃性ガス検出センサを提供すること。
【解決手段】ケースが、センサー本体１を固定するとともに外部に信号を出力するリード２１、２１を備えたケース本体２２と、ケース本体２２に装着可能な筒型状のカバー２３とからなり、ケース本体２２にはセンサー本体１の少なくとも対角となる２隅を弾性層３０を介して固定可能で、残部との間に空間を形成する凹部２４が形成され、またカバー２３には被検出ガス流入口となる開口２７が形成されている。
【解決手段】ケースが、センサー本体１を固定するとともに外部に信号を出力するリード２１、２１を備えたケース本体２２と、ケース本体２２に装着可能な筒型状のカバー２３とからなり、ケース本体２２にはセンサー本体１の少なくとも対角となる２隅を弾性層３０を介して固定可能で、残部との間に空間を形成する凹部２４が形成され、またカバー２３には被検出ガス流入口となる開口２７が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性ガスと触媒層の触媒反応による発熱を電気信号として出力するガス検出センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の普及に伴ない、水素等の可燃性ガス用のセンサとして、特許文献１に記載されているように基板に、可燃性ガスとの接触により発熱する触媒層と、発熱部と、触媒層での温度変化を検出する検出部とを形成したものが提案されている。
このセンサーは、発熱部での熱損失を抑えるため、基板の発熱部、触媒層の領域が他の領域に比較して薄膜化され、消費電力を抑えるように構成されている。
【特許文献１】特開平7-198646号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、基板に一部が薄膜化されているため、中心方向への外力により薄膜化された領域の境界に応力が集中し、この部分に割れが生じるなどの不都合があり、実用化への障害となっている。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであってその目的とするところは、一部が薄膜化された熱型センサーを実用化するためのケース構造を備えた可燃性ガス検出センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような課題を達成するために本発明においては、被検ガスと接触して電気信号を発生する検出領域が基板に形成された平板状のセンサ本体と、前記センサ本体に前記被検ガスを接触させるように前記センサ本体を収容するケースとからなる可燃性ガスセンサーにおいて、前記ケースが、前記センサー本体を固定するとともに外部に信号を出力するリードを備えたケース本体と、前記ケース本体に装着可能な筒型状のカバーとからなり、前記ケース本体には前記センサー本体の少なくとも対角となる２隅を弾性層を介して固定可能で、残部との間に空間を形成する凹部が形成され、また前記カバーには被検出ガス流入口が形成されている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、センサー基板の対角となる２隅が弾性層を介してケース本体に固定されているため、センサー基板を確実に保持しつつ、しかもセンサー基板に掛る応力を弾性層で吸収して薄膜部の損傷を防止ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明のケース構造が適用されるセンサー本体の一実施例を示すものであって、センサー本体１は、高い精度で凹部の形成が可能な材料、例えば異方性エッチングが容易なシリコン単結晶基板のセンサー基板２にエッチングにより検出部３の裏面側に凹部４を形成し、検出部３には蒸着などによりヒータ５と、その表面に可燃性ガスを酸化させるための触媒層６とを形成して構成されている。
【０００７】
なお、図中符号７、８は、リード部９、１０を介してヒータ５に接続する端子をそれぞれ示す。
【０００８】
このように構成されたセンサー本体１は、ヒータ５が凹部４によりセンサー基板２の薄く形成された領域に配置されてるため、熱伝導による熱損失が可及的に小さくなる。
【０００９】
すなわち、端子７、８に通電してヒータ５を所定の温度に加熱すると、ヒータ５が所定の抵抗値を維持する一方、水素などの可燃性ガスが触媒層６に接触した場合には可燃性ガスが接触燃焼してヒータ５の温度が上昇してヒータ５の抵抗値が上昇する。端子７、８からヒータ５の抵抗値を検出することにより、可燃性ガスの濃度を知ることができる。
【００１０】
なお、上述の実施例においては、水素を検出する場合について説明したが、炭化水素など他の可燃性ガスを同様に検出することができる。
【００１１】
図２は、上述のセンサー本体１をセンサーとして実用的に使用可能とするための本発明の要部をなすケース構造の一実施例を示すものであって、ケース２０は、センサー本体１を固定するとともに外部に信号を出力するリード２１を備えたケース本体２２と、ケース本体２２に装着可能な筒型状のカバー２３とから構成されている。
【００１２】
ケース本体２２にはセンサー本体１の少なくとも対角となる２隅を固定可能で、かつセンサー本体の発熱領域、つまりヒータが形成されている領域の表裏面との間に空間２４を確保するように環状部２５が形成され、外部にカバー２３が係合する凸部２６を形成して構成されている。
【００１３】
一方、カバー２３は一端に被検出ガス流入口となる開口２７を有する筒状に形成され、開口２７には通気性を備えた消炎フィルタ、この実施例では金属粉末の焼結板２８が装着されている。
【００１４】
このように構成されたケース本体１にセンサー本体１を固定する場合には、センサー本体１の複数の隅、好ましくは３隅以上を点線Ｃで示すようにケース本体１の内周面２９のサイズに合わせて切り欠く一方、内周面２９に接着剤層３０を形成する（図４）。
【００１５】
この状態でセンサー本体１の検出面側を上面とするようにして内周面２９に軽く押し込むと、センサー本体１の角部の裏面が環状部２５に支持され、また角部が接着剤層３０で保持される。この状態で図示しないリード線によりセンサー本体１と端子とケース本体２２のリード２１とを接続し、最後にカバー２３を装着することによりセンサーが完成する。
【００１６】
もとより接着剤層は、若干の弾性を有するからセンサー本体１の温度変化による膨張を吸収するから検出部３の境界への応力集中を緩和することができる。
【００１７】
本発明においては、センサー本体を固定するケース本体と、ケース本体に装着可能なカバーとに分離して構成したので、センサーを配置する場所や、必要とする応答速度に応じてカバーの内容積を変更したり、また図５に示したように開口２７の面積を絞るように内壁２３ａ’をテーパ状に形成したカバーを装着することによりセンサーの特性を、カバーの変更だけで対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図(イ)、(ロ)は、それぞれセンサー本体の一実施例を示す上面図と、センサー本体を構成する基板の断面構造を示す図である。
【図２】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ同上センサー本体を収容するケース全体、ケース本体、及びカバーを示す図である。
【図３】図(イ)、(ロ)は、それぞれカバーを外して示す上面図と、断面図である。
【図４】図３(ロ)における領域Ａを拡大して示す図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ センサー本体１
２ センサー基板
３ 検出領域
６ 触媒層
２０ ケース
２２ ケース本体２２
２３ カバー
２４ 空間
２５ 環状部
２７ 被検出ガス流入口となる開口
２８ 金属粉末の焼結板
３０ 接着剤層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性ガスと触媒層の触媒反応による発熱を電気信号として出力するガス検出センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の普及に伴ない、水素等の可燃性ガス用のセンサとして、特許文献１に記載されているように基板に、可燃性ガスとの接触により発熱する触媒層と、発熱部と、触媒層での温度変化を検出する検出部とを形成したものが提案されている。
このセンサーは、発熱部での熱損失を抑えるため、基板の発熱部、触媒層の領域が他の領域に比較して薄膜化され、消費電力を抑えるように構成されている。
【特許文献１】特開平7-198646号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、基板に一部が薄膜化されているため、中心方向への外力により薄膜化された領域の境界に応力が集中し、この部分に割れが生じるなどの不都合があり、実用化への障害となっている。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであってその目的とするところは、一部が薄膜化された熱型センサーを実用化するためのケース構造を備えた可燃性ガス検出センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような課題を達成するために本発明においては、被検ガスと接触して電気信号を発生する検出領域が基板に形成された平板状のセンサ本体と、前記センサ本体に前記被検ガスを接触させるように前記センサ本体を収容するケースとからなる可燃性ガスセンサーにおいて、前記ケースが、前記センサー本体を固定するとともに外部に信号を出力するリードを備えたケース本体と、前記ケース本体に装着可能な筒型状のカバーとからなり、前記ケース本体には前記センサー本体の少なくとも対角となる２隅を弾性層を介して固定可能で、残部との間に空間を形成する凹部が形成され、また前記カバーには被検出ガス流入口が形成されている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、センサー基板の対角となる２隅が弾性層を介してケース本体に固定されているため、センサー基板を確実に保持しつつ、しかもセンサー基板に掛る応力を弾性層で吸収して薄膜部の損傷を防止ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明のケース構造が適用されるセンサー本体の一実施例を示すものであって、センサー本体１は、高い精度で凹部の形成が可能な材料、例えば異方性エッチングが容易なシリコン単結晶基板のセンサー基板２にエッチングにより検出部３の裏面側に凹部４を形成し、検出部３には蒸着などによりヒータ５と、その表面に可燃性ガスを酸化させるための触媒層６とを形成して構成されている。
【０００７】
なお、図中符号７、８は、リード部９、１０を介してヒータ５に接続する端子をそれぞれ示す。
【０００８】
このように構成されたセンサー本体１は、ヒータ５が凹部４によりセンサー基板２の薄く形成された領域に配置されてるため、熱伝導による熱損失が可及的に小さくなる。
【０００９】
すなわち、端子７、８に通電してヒータ５を所定の温度に加熱すると、ヒータ５が所定の抵抗値を維持する一方、水素などの可燃性ガスが触媒層６に接触した場合には可燃性ガスが接触燃焼してヒータ５の温度が上昇してヒータ５の抵抗値が上昇する。端子７、８からヒータ５の抵抗値を検出することにより、可燃性ガスの濃度を知ることができる。
【００１０】
なお、上述の実施例においては、水素を検出する場合について説明したが、炭化水素など他の可燃性ガスを同様に検出することができる。
【００１１】
図２は、上述のセンサー本体１をセンサーとして実用的に使用可能とするための本発明の要部をなすケース構造の一実施例を示すものであって、ケース２０は、センサー本体１を固定するとともに外部に信号を出力するリード２１を備えたケース本体２２と、ケース本体２２に装着可能な筒型状のカバー２３とから構成されている。
【００１２】
ケース本体２２にはセンサー本体１の少なくとも対角となる２隅を固定可能で、かつセンサー本体の発熱領域、つまりヒータが形成されている領域の表裏面との間に空間２４を確保するように環状部２５が形成され、外部にカバー２３が係合する凸部２６を形成して構成されている。
【００１３】
一方、カバー２３は一端に被検出ガス流入口となる開口２７を有する筒状に形成され、開口２７には通気性を備えた消炎フィルタ、この実施例では金属粉末の焼結板２８が装着されている。
【００１４】
このように構成されたケース本体１にセンサー本体１を固定する場合には、センサー本体１の複数の隅、好ましくは３隅以上を点線Ｃで示すようにケース本体１の内周面２９のサイズに合わせて切り欠く一方、内周面２９に接着剤層３０を形成する（図４）。
【００１５】
この状態でセンサー本体１の検出面側を上面とするようにして内周面２９に軽く押し込むと、センサー本体１の角部の裏面が環状部２５に支持され、また角部が接着剤層３０で保持される。この状態で図示しないリード線によりセンサー本体１と端子とケース本体２２のリード２１とを接続し、最後にカバー２３を装着することによりセンサーが完成する。
【００１６】
もとより接着剤層は、若干の弾性を有するからセンサー本体１の温度変化による膨張を吸収するから検出部３の境界への応力集中を緩和することができる。
【００１７】
本発明においては、センサー本体を固定するケース本体と、ケース本体に装着可能なカバーとに分離して構成したので、センサーを配置する場所や、必要とする応答速度に応じてカバーの内容積を変更したり、また図５に示したように開口２７の面積を絞るように内壁２３ａ’をテーパ状に形成したカバーを装着することによりセンサーの特性を、カバーの変更だけで対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図(イ)、(ロ)は、それぞれセンサー本体の一実施例を示す上面図と、センサー本体を構成する基板の断面構造を示す図である。
【図２】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ同上センサー本体を収容するケース全体、ケース本体、及びカバーを示す図である。
【図３】図(イ)、(ロ)は、それぞれカバーを外して示す上面図と、断面図である。
【図４】図３(ロ)における領域Ａを拡大して示す図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ センサー本体１
２ センサー基板
３ 検出領域
６ 触媒層
２０ ケース
２２ ケース本体２２
２３ カバー
２４ 空間
２５ 環状部
２７ 被検出ガス流入口となる開口
２８ 金属粉末の焼結板
３０ 接着剤層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検ガスと接触して電気信号を発生する検出領域が基板に形成された平板状のセンサ本体と、前記センサ本体に前記被検ガスを接触させるように前記センサ本体を収容するケースとからなる可燃性ガスセンサーにおいて、
前記ケースが、前記センサー本体を固定するとともに外部に信号を出力するリードを備えたケース本体と、前記ケース本体に装着可能な筒型状のカバーとからなり、
前記ケース本体には前記センサー本体の少なくとも対角となる２隅を弾性層を介して固定可能で、残部との間に空間を形成する凹部が形成され、また前記カバーには被検出ガス流入口が形成されている可燃性ガスセンサー。
【請求項１】
被検ガスと接触して電気信号を発生する検出領域が基板に形成された平板状のセンサ本体と、前記センサ本体に前記被検ガスを接触させるように前記センサ本体を収容するケースとからなる可燃性ガスセンサーにおいて、
前記ケースが、前記センサー本体を固定するとともに外部に信号を出力するリードを備えたケース本体と、前記ケース本体に装着可能な筒型状のカバーとからなり、
前記ケース本体には前記センサー本体の少なくとも対角となる２隅を弾性層を介して固定可能で、残部との間に空間を形成する凹部が形成され、また前記カバーには被検出ガス流入口が形成されている可燃性ガスセンサー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２６６７１４（Ｐ２００６−２６６７１４Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８１４４８（Ｐ２００５−８１４４８）
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１６年度新エネルギー産業技術総合開発機構の水素安全利用等基盤技術開発委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００２５０４２１）理研計器株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１６年度新エネルギー産業技術総合開発機構の水素安全利用等基盤技術開発委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００２５０４２１）理研計器株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
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